ВИХРЕВЫЕ СТУПЕНИ ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

УДК 66.015.23

  • Анастасия Викторовна Богаткова Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва
  • Александр Сергеевич Фролов Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва
  • Денис Андреевич Земцов Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва
  • Ольга Петровна Жукова Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва
  • Николай Александрович Войнов Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва
Ключевые слова: ректификация, бражная колонна, вихревая ступень, эффективность, коэффициент массоотдачи, сопротивление, межфазная поверхность

Аннотация

Представлены результаты экспериментальных исследований гидродинамики и массообмена на вихревых ступенях в режиме барботажа, а также данные численного моделирования методом конечных элементов с использованием моделей k-ε турбулентности и пузырькового течения. Это позволило установить наличие циркуляционного движения жидкости на ступени, определить профили скоростей фаз, получить величину начальной скорости движения газовой фазы, при которой наблюдается согласование экспериментальных и расчетных значений скорости жидкости. Расчетным путем показано влияние цилиндрической перегородки, установленной между завихрителем и стенкой ступени на профиль скорости жидкости и ее распределение в рабочем объеме. Предложено использовать полученные результаты численного моделирования при конструировании многоэлементных ступеней для обеспечения на ней требуемой гидродинамики.

Исследованы новые вихревые контактные устройства с кольцевыми каналами, обладающие меньшим гидравлическим сопротивлением в сравнении с тангенциальными устройствами и обеспечивающие развитую межфазную поверхность, стабильную, без флуктуаций, работу ступени при высоких расходах газа и жидкости.

Представлены данные для определения гидравлического сопротивления вихревой ступени, величины межфазной поверхности, коэффициентов массоотдачи и эффективности в исследуемом диапазоне нагрузок жидкости и газа L/G = 10–150.

Разработаны конструкции вихревых контактных ступеней для промышленной бражной колонны. Контактные устройства с кольцевыми каналами позволяют довести диссипацию энергии в газовой фазе в барботажно-кольцевом режиме до 5 Вт/кг, увеличить межфазную поверхность до 2000 м-1 и достигнуть величины поверхностного коэффициента массотдачи порядка (0.5–0.8)×10-3 м/с.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Анастасия Викторовна Богаткова, Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва

магистрант

Александр Сергеевич Фролов, Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва

кандидат технических наук, доцент

Денис Андреевич Земцов, Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва

кандидат технических наук

Ольга Петровна Жукова, Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва

кандидат технических наук, доцент

Николай Александрович Войнов, Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва

доктор технических наук, профессор

Литература

Khol'kin Yu.I. Tekhnologiya gidroliznykh proizvodstv. [Technology of hydrolysis production]. Moscow, 1989, 496 p. (in Russ.).

Domin V.A. Tekhnologiya i oborudovaniye lesokhimicheskikh proizvodstv. [Technology and equipment for wood chemical production]. Syktyvkar, 2013, 119 p. (in Russ.).

Voynov N.A., Zhukova O.P., Voronin S.M. Izvestiya VUZov. Lesnoy zhurnal, 2011, no. 4, pp. 93–98 (in Russ.).

Wilkinson Р., Vos Е., Konijn G., Kooijman H., Mosca G., Tonon L. Chem. Eng. Res. Des., 2007, vol. 85, pp. 130–135.

Summers D. Sulzer Tech. Rev., 2005, vol. 87, pp. 29–31.

De Villiers W., Bravo J., Wilkinson P., Summers D. Petroleum Technology Quarterly, 2004, vol. 9, pp. 129–133.

Penciak J., Nieuwoudt I., Spencer G. Symposium series, 2006, no. 152, pр. 311–316.

Litvinov V., Shtork S.I., Kuibin P.A., Alekseenko S.V., Hanjalic K. Int. J. Heat Fluid Flow., 2013, vol. 42, pр. 251–264.

Tutubalina V.P., Korotkova Ye.G., Maminov O.V. Khimicheskoye i neftegazovoye mashinostroyeniye. 1983, no. 7, pp. 21–22 (in Russ.).

Olujić Ž., Jödecke M., Shilkin A., Schuch G., Kaibel B. Chemical Engineering and Processing. Process Intensif., 2009, vol. 48, pр. 1089–1104.

Voynov N.A., Zhukova O.P., Lednik S.A., Nikolayev N.A. Teoreticheskiye osnovy khimicheskoy tekhnologii, 2013, vol. 47, no. 1, pp. 62–67 (in Russ.).

Voynov N.A., Zhukova O.P., Nikolayev N.A. Teoreticheskiye osnovy khimicheskoy tekhnologii, 2010, vol. 44, no. 2, pp. 225–232 (in Russ.).

Voynov N.A., Lednik S.A., Zhukova O.P. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2011, no. 4, pp. 295–300 (in Russ.).

Ovchinnikov A.A. Dinamika dvukhfaznykh zakruchennykh turbulentnykh techeniy v vikhrevykh separatorakh. [Dynam-ics of two-phase swirling turbulent flows in vortex separators]. Kazan', 2005, 288 p. (in Russ.).

Voynov N.A., Zemtsov D.A., Zhukova O.P., Bogatkova A.V. Khimicheskoye i neftegazovoye mashinostroyeniye, 2019, no. 1, pp. 31–33 (in Russ.).

Voynov N.A., Zhukova O.P., Konovalov N.M. Teoreticheskiye osnovy khimicheskoy tekhnologii, 2018, vol. 52, no. 6, pp. 689–697 (in Russ.).

Abd Al K.M. International Journal of Scientific & Engineering Research, 2014, vol. 5, no. 4, pр. 904–910.

Schwarz М.Р., Turner W.J. Applied Mathematical Modelling, 1988, vol. 12, pр. 273–279.

Protsessy i apparaty khimicheskoy tekhnologii. Yavleniya perenosa, makrokinetika, podobiye, modelirovaniye, proyek-tirovaniye. V 5 t. T. 2: Mekhanicheskiye i gidromekhanicheskiye protsessy [Processes and devices of chemical technolo-gy. Transport phenomena, macrokinetics, similarity, modeling, design. In 5 volumes. Vol. 2: Mechanical and hydrome-chanical processes], ed. A.M. Kutepov. Moscow, 2002, 599 p. (in Russ.).

Ostrovskiy G.M. Prikladnaya mekhanika neodnorodnykh sred. [Applied mechanics of heterogeneous media]. St. Pe-tersburg, 2000, 358 p. (in Russ.).

Voynov N.A., Alashkevich Yu.D., Vyrina Ye.Ye., Lukacheva O.N. Ekologiya i promyshlennost' Rossii, 2015, no. 11, pp. 10–12 (in Russ.).

Ramm V.M. Absorbtsiya gazov. [Gas absorption]. Moscow, 1976, 656 p. (in Russ.).

Ponikarov I.I., Gaynulin M.G. Mashiny i apparaty khimicheskikh proizvodstv i neftegazopererabotki: uchebnik. [Machines and apparatus for chemical production and oil and gas refining: a textbook]. Moscow, 2006, 605 p. (in Russ.).

Опубликован
2020-03-05
Как цитировать
1. Богаткова А. В., Фролов А. С., Земцов Д. А., Жукова О. П., Войнов Н. А. ВИХРЕВЫЕ СТУПЕНИ ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ // Химия растительного сырья, 2020. № 1. С. 347-354. URL: http://journal.asu.ru/cw/article/view/5478.
Выпуск
Раздел
Технологии